На фоне сообщений про засуху и пожары в южных странах подумалось, а существуют ли проекты теплообменников работающих на глубинной морской воде?
На восточнм побережье Атлантики (Марокко, Португалия) глубина нарастает очень быстро. В глубинах океана вода всегда холодная. На 1000 м уже порядка 3-4 градусов. Если построить испарительный пруд для морской воды, накрыть его крышей из плёнки, отбирать горячий влажный воздух и охлаждать его в теплообменниках холодной морской водой, то можно получить холодный воздух и конденсат пресной воды. Насосы запитать от ветряков.
Бумага стерпит всё, я в 5 строчек посчитал, что если воздух охлаждать с 50 до 10 градусов, а воду греть от 10 до 30 градусов, то 1 м3 воды охладит 460 м3 воздуха и сконденсирует 32 л воды.
Много это или мало? Насколько это масштабируемо?
Выводы после трёх дней обсуждения:
1. Технологически главная сложность закрепить трубу, что б она не сосала грунт и морскую живность
2. Надо меньше механизмов и строений
3. На пологом Мароканском берегу оборудуется не глубокий бассеин, накрывается прозрачной крышей. К дальнему концу подводится труба подачи поверхностой воды, насос приводится в движение ветряком, как в ковбойских фильмах. В задний конец подаём воду и она потихоньку стекает обратно в океан.
4. Под крышей протягиваются металлические трубы с ребрами теплообменника. Со дна океана поднимают холодную воду и пропускают по трубам. На них образуется конденсат и капает в приёмный лоток. Пресная вода идёт на грядки.
5. Для подъёма воды больших мощностей не требуется. Работает ветряк. Есть ветер и солнце, капает пресная вода. Нет солнца, капает мало воды.
6. В городе Сафи на самом берегу океана стоит завод фосфорных удобрений. Огромные автомобильные парковки, накрыты крышей от солнца. Значит штрома, сносящие крыши, не проблема в тех краях.
Комментарии
Ве эти расчёты элементарны, посчитай сколько для этого надо энергии и кап вложений и сколько будет стоимость полученной таким макаром пресной воды. Экономика рулит идеями, а не наоборот. Не веришь мне - позвони Маску, у него чутьё на стартапы.
Физику просчитать - как 2 пальца об асфальт, а вот opex/capex - тут нужен тот кто в этой теме... и да вариантов есть... труба и 100 атм насос (соответственно очень толстая труба и тяжелая и ведь поплавок ей нужен) или гирлянда из пусть 25 компрессоров по 4 атм и труба не особо и толстая или ....
Если система закрытая, то достаточно циркуляционнго насоса. Пример- отопление.
А как скажется километр глубины? Обычно в этом бывают для насосов большие проблемы. Сразу говорю, не разбирался как это в водном столбе бывает, но думаю тоже не просто. Это я ещё про километровую колонну труб рассуждать не начал и как её на глубинах более километра заякорить, чтобы ветром в Америку как Колумба не унесло.
напор нужен только для преодоления потерь давления на трение и местные сопротивления.Это немного
да
Там ещё нужно огромную инерцию этой массы воды преодолеть, ну и разница в плотности холодной и горячей воды создаст приличную весовую прибавку.
Придётся основательно потратиться на теплоизоляцию этой трубы, иначе грошь цена проекту.
Проект реализуем в принципе, но экономическая состовляющая не то что туманна, а просто отсутствует.
С гораздо большим успехом можно гонять холодный воздух с вершин горных масивов в долины. Дешевле реализуемо, но тоже только из принципа.
да какая там инерция?Если только единовременно.пока система не заполнится?Разность плотностей тоже ни о чём для насоса.
Разница в плотности ~10 кг/м3, разница в давлении столба более плотной воды - 10 атмосфер, это если отбросить градиент и сравнить максимумы, а по факту ещё меньше. По сути поднятие воды с глубины в 1км со дна океана равносильно поднятию столба воды на 10 м в атмосфере
Раз холодная вода сама не всплывает, то тому есть причина. И чтоб её побороть придётся приложить энергию. И здесь важен вопрос, окупит ли система эти затраты. То есть насколько велика потенциальная яма и как на экосистему скажется слив глубинной воды в поверхностный слой океана.
ага и толстые-толстые стенки трубы и теплообменника...
Зачем? Это не поднятие на высоту, где приходится поднимать давление в системе.. Давление снаружи и внутри одинаковое, хоть внизу , хоть на верху.
Тогда это именно поднятие на высоту того что внизу и опускание вниз того что сверху.
Именно так. При этом самое игнорируется самое простое решение - взять самых обычных серийных китайских солнечных батарей и подключить их к самому обычному серийному опреснителю. :)
Солнечный свет точно так же бесплатен... только в пресную воду он преобразуется более простым и эффективным способом, в тысячи раз более дешёвой и компактной установкой.
Не надо воду брать с глубины, достаточно с поверхности. Перепад с 50 до 25 грд вполне достаточен для конденсации. Там наоборот главное нагреть как следует испарительную емкость.
Чушь, и вы прекрасно знаете почему. Очень дорого, и КПД низкое. Здесь же используется полностью мощность солнечного излучения на испарение воды. Это около 1 квт, на кв/м. При масштабировании проекта площадь испарителя 10х10м дает нам 100кВт дармовой энергии в полдень. Сколько будет стоить СБ на такую мощность. Батарею можно поставить только для питания насоса. Это несопоставимые затраты.
Прерывистость солнечной энергии пофиг - есть накопитель пресной воды, из которого можно воду потреблять и ночью. Это хороший вариант для засушливых берегов вдоль моря.
Если "с поверхности", то это уже совсем другая идея и другая история. :)
Почему же чушь? Итоговую цену я привёл, она велика, но не запредельна (и да, такие решения вовсю используются - на яхтах и катерах, например, это почти стандартное решение). И пример приведён такой именно потому, что это (дорогое!) решение всё равно в тысячи-десятки тысяч раз дешевле предлагаемого автором.
Ну или в десятки-сотни раз дешевле и эффективнее того, что предлагаете Вы. :) КМК, Вы даже не представляете, насколько дорог, малоэффективен и низкопроизводителен такой испаритель+конденсатор. Это проблема всех изобретателей, которые чувствуют "свою правоту в главном" и не обращают внимания на "технические мелочи" (типа, например, сравнительной энергетической эффективности обратного осмоса и парообразования; ну или там сравнительной материалоёмкости оборудования в пересчёте на литр воды в сутки).
Если Вы не доверяете моим прикидкам, доверьтесь точным экономическим расчётам абсолютно всех, заинтересованных в пресной воде: решения с солнечными батареями применяются вовсю и массово (и даже в больших масштабах - см. Израиль), а Ваши "галеры с роботами на вёслах" - нет.
А сколько стоит по энергии поднять холодную воду на километр? Не дешевле охлаждать традиционно?
Насосы на 100+ атмосфер.
если мы перекачиваем воду на небольшую высоту над уровнем моря, то нужен циркуляционный насос. Длинна трубы будет километров 10. Качает ветряной насос
не вдаваясь в технические подробности, откройте для себя арифметическую составляющую вопроса на уровне средней школы по предмету география и просто логика.
1. осуществляется забор объем холодной соленой воды с глубины, куда возвращается тот же объем пресной теплой воды.
Надеюсь, не надо быть академиком, чтобы осознать полную перестройку глубинных течений, изменение экологии не в лучшую сторону, гибель всей экосистемы в этой местности. Для примера можно поинтересоваться, что происходило в той местности на Б/У, куда сбрасывалась пресная вода, которую перенаправили хахлы из Крыма в Черное море. Там очень быстро наступила экологическая катастрофа.
2. на суше работает огромный холодильник. Осуществляется охлаждение локальной атмосферы на местности, Плюсом идет накопление солей, которые необходимо куда-то девать. Очередная экологическая катастрофа уже на суше. Плюсом пойдет изменение климата из-за нового фактора искусственного происхождения.
Там ещё солёность разная будет, поверхностная вода более пресная.
я же обещал не вдаваться в подробности... первых двух пунктов будет достаточно. Профильные спецы набросают еще больше последствий.
А зачем возвращать? Лучше потратить на орошение или на коммунальное хоз-во.
Вы путаете объем воды, заявлнной для охлаждения и полученный малюсенький объем пресной воды по космческой стоимости, которая никогда не отобьется никакими урожаями.
Мало. Труба, опущенная в море, является сообщающимся с ним сосудом, поэтому с любой глубины энергозатраты только на сопротивление трубопровода. Вот из толщи земли поднять, там ещё весь mgh нужно тащить.
Плотность воды все-таки разная, на глубине побольше. Кое-какой mgh потянуть придётся.
На Науру для подъёма 23 кубов/мин с глубины 580 м. использовался насос 43 кВт.
Формально - не дешевле.
Собссно, есть даже проекты (периодически реанимируются) по добыче таким способом электричества. Все проекты регулярно проваливаются, :) но не технически, а по экономике. Очень уж большой и дорогой получается система, как не крути. См. любой учебник по тепломассопереносу.
Вроде, у Байкова как раз пример с холодной глубинной океанской водой был использован для описания проблем работ с низкими градиентами и малым тепловым напором.
Это ваще само идёт - за счёт разницы в плотности. Естественная так сказать циркуляция.
Просто - число Рейнольдса помнить, и чтобы трение в трубе не шибко большое было - малая скорость подъёма воды может быть скомпенсирована диаметром трубы.
Например на 300 метров глубины достаточно 30 метров диаметра трубы - и сама пойдёт с глубины 300 метров на поверхность. А температура океанской воды на -300 метрах та же типа самая, что и на 600 плюс минус пару градусов.
Теплообменник в морской толще? На 1000 м глубине? А кто его там будет очищать от водорослей и живности? Через год эффективность теплообмена упадёт в разы. Городить специальную приспособу, которая будет регулярно очищать?
в море засунут конец трубы. Сливать фекалии в море умеют очень успешно, я предлагаю насос работающий в другую сторону и забирающий холодную воду. На берегу теплообменник. Километры парников я видел, ветряки я видел и трубопорводы я видел. А если всйо вместе сложить?
Если всё вместе, то сразу вопрос "а кто платит?"
Тепломассоперенос - он, в общем-то, хорошо изученная наука. Я не знаю, при какой температуре предполагается забирать воздух, но, допустим, 30г паров воды на куб воздуха. Вам нужно переместить 30000 кубов на 3 километра (туда и обратно, про "обратно" не забываем) для добычи 1 кубометра воды. Пусть 1м2 сечения работают со скоростями десятки м/с, уже давление получается килопаскали.
При этом этот воздухопровод длиной 3км сечением 1м2 и многокиловаттными нагнетателями (откуда энергия) за сутки наработает... порядка сотен литров. Как думаете, как это будет окупаться? как Вам самому такой "инвестпроект"? :) И это не считаем теплообменники и испарительный пруд.
А куб воды даже опресняя обратным осмосом от солнечных батарей (самый дорогой из известных метод) - порядка 20-30 евро. И, кстати, по мощности электричества потребует раз в 10-100 меньше.
Ну, цифири можно туда-сюда гонять, но... Экономика ведь понятна? И если б там разница в разы была бы - ну, можно было б думать, но тут же многие порядки. Могли бы и сами прикинуть, до того как писать.
На дне нужна конструкция которая будет удерживать конец трубы на приличном расстоянии от дна, иначе при интенсивном водозаборе получите земснаряд, который будет сосать песок и ил со дна. Соответственно придётся оплачивать энергию на перемещение этого мусора на километр вверх.
ИМХО, техническая реализация убьёт всю экономику.
Итак, исходные данные: под плёнкой нагреваем (под действием солнечных лучей) воздух до 50С при 100% влажности. Потом эту воду охлаждаем до 10С (100% влажность). Энтальпия воздуха при 50С - 270 кДж/кг, при 10С - 30 кДж/кг. Т.е. освобождается энергия в 240 кДж/кг воздуха.
1 куб. воды (1000 кг) при нагреве на 20С требует 84000 кДж тепла, т.е. с одного куба воды получим 84000/240=350 кг воздуха (плотность 1,2 кг/куб.м)=292 куб.м. воздуха. Влагосодержание воздуха падает с 86 до 8 г/кг (78 г/кг). 78*350=27300 г воды (27,3 кг воды). Порядки величин сходятся.
Теперь как это фактически выполнить: накопитель воздуха (нагрев под пленкой) в котором воздух какое-то время выдерживаться (дабы нагреться и набрать воду).
После накопителя воздух надо доставить до теплообменника, где и будет происходить охлаждение воздуха и отбор воды.
Далее, охлажденный воздух вы планируете как-то использовать?
Итак, накопитель. Без накопителя никак, ибо чтобы
продать что-то ненужное надо купить что-то ненужноеполучить холодный воздух и воду их вначале надо туда закачать. Без закачки - никак, потому как параметры 50С при 100% влажности - даже не знаю где такое место можно найти на Земле (сейчас в Бангкоке 32С при 63% влажности, а это энтальпия всего 80 кДж/кг при влагосодержании 19 г/кг, а в Лиссабоне вобще 24С при 57% влажности: 50 кДж/кг и 11 г/кг). Т.е. должны закачать в воздух энергию порядка 200 кДж/кг. 350 кг*200=70 МДж. Энергию берем от Солнца и принимаем 1 кДж/кв.м. Мы считаем, что 290 кубов воздуха мы будем нагревать и охлаждать (процесс непрерывный) за 10 минут (т.е. производительность насоса охлаждения будет 6 куб.м/ч, а на выходе пресная вода будет поступать со скоростью менее 3 л/минута). за 10 минут мы получаем суммарную энергию от солнца 60 кДж/кв.м Поэтому чтоб получить 70 МДж, площадь накопителя должна быть более 1000 кв.м (70000/60). Высота воздушного слоя в накопителе - 30 см. Если хотим ускорить процесс - площадь накопителя должна быть увеличена. Хотим уменьшить площадь - процесс надо затормозить.А теперь, давайте представим экономическую составляющую проекта: большую площадь земли (1000 кв.м) мы отдаем, чтоб получить 180 л воды в час, стоимость которой 20-30 долл. (цифру подставьте сами). Работаем не круглые сутки, т.е. за рабочий день заработаем 240-300 долл. (без учета транспортных расходов для этой воды). Может еще будем холодный воздух продавать?
Ошибочку нашёл: за 10 минут энергия, полученная от Солнца будет не 60, а 600 кДж/кв.м. Т.е. площадь накопителя уменьшается до 100 кв.м. Остальное всё верно.
"Струйный насос" такая штука называется.
Во первых там жизни ноль целых хрен десятых, во вторых давно существуют ядовитые краски ))
Хорошая идея. А полученную морскую сiль продавать хохлам в кредит от евросоюза.
Там соли не будет, только тузлук.
Начнём с того что солёная вода имеет отвратительную теплопроводность. Теплообменник надо будет ставить в течение.
Ну и общий энергетический выхлоп сильно под сомнением.
Восходящие потоки
Для формирования восходящего потока надо передать тепло воде,
а оно передаётся крайне фигово.
Чайник. Никогда. Не закипит.
Вы представляете, во что обойдётся доставка, скажем, литра воды с глубины, например, 600 м и технологию, которой это делать?
Насос имеет ограничение по поднимаемому столбу воды.
Так что вам придётся сделать высокотехнологичную черпалку.
А к ней моторчик.
А к нему ядерный реактор. Вероятно, не один.
А к ним охладитель придумать (в смысле, чем в градирне поливать будем, например, водой, которую поднимем с глубины...)
Perpetuum, едрить, Mobile!
Да, фигня какая-то, получается )))
столб воды считается если я подаю из моря на гору в 1 км. Из глубины на уровень моря нужен циркуляционный насос с потерями на трение воду по трубам
Сколько литров в минуту вам надо поднять на километр? Сделайте расчеты, а потом посмотрите сколько это будет потреблять энергии. И учтите, что эта техника малоресурсная, требует постоянного обслуживания и полной замены основных агрегатов (они не подлежат ремонту и многоразовому использованию). И это даже без учета, что работать агрегатам надо с морской водой - там всё ещё сложней, нужны редкоземельные элементы и металлы, которые идут как расходный материал.
Так что, если на выходе "стартапа" не будет слитков золота, то сами "блага" от технологии будут стоить, как слитки золота.
Нефтянники без проблем качают нефть с ещё большей глубины. При необходимости, легко меняют насос. Водорослей и живности на таких глубинах, практически нет. Так что идея имеет смысл, надо считать не на пальцах жертвам ЕГЭ, а специалистам.
А вот тут большая ошибка.
Нефть, и всё что в земле находится по действием внутрипластового давления. Иногда нефть под его действием сама без всяких насосов фонтанирует.
В предложенном варианте есть два несообщающихся между собой объёма: море, у которого на глубине 1000 метров давление около 10 МПа и внутренности трубопроводов, в которых будет охлаждаться воздух. В этих трубопроводах давление будет создаваться лишь компрессорами, загоняющими туда горячий атмосферных воздух, 1-2-3 МПа.
Поэтому конденсат придётся выкачивать с применением многоступенчатой системы насосов.
Страницы